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Oil in Water형 자외선차단 제형의 내수성 향상에 관한 연구

  • 고남순 (아주대학교 공학대학원)

초록/요약

본 연구는 O/W(Oil‑in‑Water) 제형 자외선차단제의 수세(침수) 전⦁후 성능을 Transpore 기 판에서 측정한 스펙트럼 투과율 기반 in‑vitro 데이터(ISO 24443 프레임 적용), 국제 표준 지표 로 정량 비교하여, 내수성 향상 원리와 라벨 해석 가능성을 제시하였다. 특히 #2는 수세 후 SPF(Sun Protection Factor)와 UVA‑PF(Ultraviolet‑A Protection Factor)가 상대적으로 큰 폭으로 동시 상승하고, UVA/UVB 비 0.666⦁Boots 3⦁CW(Critical Wavelength) 373.8 nm로 광대역성 (미국 CW ≥ 370 nm)과 UVA 기여(유럽 UVA‑PF ≥ SPF/3)를 모두 충족하였다. #3은 SPF 고수치 (총량 중심 개선)에도 불구하고 UVA 균형 부족(Boots 2)으로 구분되었고, #4는 절대 SPF가 보 수적이지만 CW⦁Boots 등 광대역 지표의 안정성이 두드러졌다. #1은 중간형(균형 양호⦁개선 여지)으로 관찰되었으며, ST는 수세 후 SPF 감소로 내수성 취약 특성을 보였다. 모든 시료의 CW는 370 nm 이상으로 broad spectrum 요건을 충족하였다. 평가 체계는 스펙트럼 기반 in‑vitro 방법을 사용하였다. Transpore 위 2.0 mg⦁cm-2 도포–상 온 건조 후 정수 침수 3 분(water‑rinse)–재측정 절차를 적용하고, 290–400 nm/5 nm step, 12‑scan 평균으로 투과율 T(λ)⦁MPF(λ)를 획득하여 SPF, UVA‑PF, UVA/UVB 비, CW, Boots를 산출하였다. 반복성 점검을 위해 평균±표준편차 및 CV(%)를 병기하였다. 이때 #2는 총량 지표 의 동시 상승(High‑High)에도 CV(%) 확대가 동반되어 도포 SOP⦁점도⦁건조 제어의 세밀화가 필요한 것으로 해석되었고, #4는 광대역 지표 안정성과 함께 CV 변동 폭도 작아 재현성 측면 에서 유리했다. #3은 UVB 중심 개선, #1은 보통 수준의 CV와 완만한 개선, ST는 총량/균형 지 표 동반 하락⦁CV 상대적 증가가 관찰되었다. 이상의 관찰은 수세 과정의 필름 재배열⦁압밀(compaction)⦁미세두께 분포가 스펙트럼 응답 (T(λ)↓, MPF(λ)↑)과 유지율(%)을 좌우한다는 점을 보여준다. 즉, 필름포머–비휘발성 실리콘–분 체 조합이 이루는 소수성 네트워크의 연속성이 확보되면 세정 후 SPF⦁UVA‑PF 동시 향상과 UVA 균형 유지가 가능하다. 여기서 ‘압밀’은 필름 전체의 기하학적 평균 두께가 두꺼워진다는 의미라기보다, 수세 과정에서 친수성 성분이 일부 용출된 뒤 잔류하는 소수성 네트워크가 재배 열되면서 미도포(hole) 영역과 미세 공극이 줄고, 자외선 흡수 성분의 국부 농도와 ‘광학적으로 유효한 두께’가 증가하는 현상을 의미한다. 따라서 일부 국부 영역에서는 절대 두께가 오히려 얇아질 수 있으나, 전체적으로는 저흡수·미도포 영역이 감소해 평균 투과율 T(λ)는 감소하고 MPF(λ)는 증가하는 양상이 나타날 수 있다. 본 연구의 데이터는 ISO 16217(침수), ISO 18861 (유지율 산정), ISO 24443(UVA in‑vitro) 등 표준 프레임과 바로 호환되어, 미국 Broad Spectrum(CW ≥ 370 nm), EU/UK UVA 로고(UVA‑PF ≥ SPF/3), WR/VWR(40/80 min) 등 라벨 요 건 해석에 직접 활용될 수 있다. 따라서 압밀 지향 설계 + 공정⦁도포 정밀화(CV 관리)가 내수 성 신뢰도와 국제 라벨 적합성을 동시에 높이는 핵심 원리임을 확인하였다. 본 결과는 제품 기 획–처방–공정–규제 대응 전주기에 적용 가능한 기능–환경 통합형 가이드라인으로 기여할 것으 로 기대된다. 주제어: 내수성, 자외선차단제, O/W 에멀전, SPF, UVA‑PF, UVA/UVB, 임계파장(CW), Boots 등 급, 유지율(%), CV(%)

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목차

제1장 서론 1
1.1 연구 배경 및 필요성 1
1.2 연구 목적 3
제2장 이론적 배경 5
2.1 광보호 지표와 SPF/UVA-PF 7
2.2 SPF-290 in vitro 측정 원리와 파라미터 9
2.3 수세(침수) 시 필름 거동과 내수성 메커니즘 10
2.4 지표 간 해석 포인트와 데이터 변동성(기판⦁도포⦁CV) 10
2.5 규제⦁라벨링 체계(광대역⦁UVA⦁내수성)와 해석 11
제3장 재료 및 방법 12
3.1 시료 및 시험 조건 12
3.2 측정 장비 및 공통 파라미터 14
3.2.1 PMMA 기판 14
3.2.2 UV-VIS 분광광도계 15
3.2.3 태양광 시뮬레이터 16
3.3 시료 도포 및 건조 16
3.4 수세(침수) 절차 16
3.5 지표 산출 및 정의 17
3.6 데이터 처리 및 품질 관리 17
제4장 결과 및 고찰 18
4.1 수세 전후 변화(절대값과 유지율의 동시 해석) 18
4.2 스펙트럼 지표 변화 20
4.3 반복성(CV) 및 도포 균일성 평가 22
제5장 결론 및 향후 연구 24
참고문헌 27
부록. MPF(λ) 원 스펙트럼(12‑scan 원데이터) 30

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